文 献 综 述

1.1乳酸简介及D-乳酸的应用

乳 酸 的 学 名 为α-羟基丙酸，分 子 式为C₂H₅OCOOH, 是一种天然存在的有机酸, 广泛存在于人体、动物、植物和微生物中^[1]。乳酸是自然界最小的手性分子, 分子中羧基 A位碳原子为不对称碳原子, 具有L( )和 D( - )两种构型。 L-乳酸为右旋型, D-乳酸为左旋型, L-乳酸和 D-乳酸等比例混合即为消旋的 DL-型。D-乳酸和 L-乳酸除旋光性外, 它们的其它理化性质相同^[2], 但 DL-型的物理性质与它们有所差别, 表现在其熔点和熔化热比单一 D或 L构型的低^[2]。

D-乳酸具有一元羧酸的典型化学性质, 水溶液呈弱酸性, 浓度达到 50%以上时会部分形成乳酸酐, 与一些醇类物质反应生成醇酸树脂, 在加热条件能够进行分子间酯化反应, 形成乳酰乳酸 (C6H10O5),稀释并加热可再水解成 D-乳酸。在脱水剂氧化锌作用下, 两分子 D-乳酸脱去两分子水,自聚形成环状二聚体 D-丙交酯 (C6H8O4, DLA )^[2]。充分脱水则可形成聚合 D-乳酸。由于乳酸越浓自身酯化趋势越强, 因此乳酸通常

是乳酸和丙交酯的混合物。

聚乳酸是理想的绿色高分子材料。由聚乳酸制成的产品具有很好的生物相容性,其光泽度、透明性、手感和耐热性俱佳,且有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性,用途十分广泛。可代替硅橡胶、硅油等传统的医用高分子材料制作骨内固定物、细胞培养和医用

手术缝合线等医用材料^[3];可代聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等材料生产新型环保包装材料^[4];还可用于纺织行业制成手感好、滑爽性强并富有光泽的内衣^[5]。聚乳酸包括聚丹乳酸、聚L-乳酸和聚DL一乳酸,3种聚合物的立体化学组成不同,性能也有所不同。由于

聚乳酸高分子结构中异构体的含量可调^[6],因此可以用3种聚乳酸的不同比例来调整材料的强度和降解周期等性能,以适应不同的需求^[7]。

高光学纯度 D-乳酸 (97%以上 )作为一个手性中心是多种手性物质的前体, 是重要的手性中间体与有机合成原料, 广泛应用于制药、高效低毒农药及除草剂、化妆品等领域的手性合成^[8]。例如,日本タイセル化学工业公司利用 D-乳酸制造优良除草剂骠马 (Puma Super)^[9]。德国Hoeehst公司也开发了以 D-乳酸为原料的新型高效除草剂威霸 (Whip Super)^[9]。德国 BASF公司以 D-乳酸异丙酯为原料生产除草剂 Duplosan, 并已大规模投放市场^[8]。此外, 钙拮抗剂降压药、皮考啉酸衍生物以及二甲四氯丙酸、氟系除草剂等也以高光学纯度 D-乳酸作为原料^[8]。

随着研究的深人,公乳酸用途不断扩宽,市场需求量也将随之不断增加,所以寻找工艺简单、成本较低、产率较高的公乳酸制备方法将产生巨大的社会效应和经济效益。